论文部分内容阅读
摘要：本文结合工程实际，对高边坡锚索框架梁护坡施工技术作一些探讨。
关键词：高边坡， 锚索框架梁，护坡，施工技术
中图分类号：TU74 文献标识码：A文章编号：
Abstract: combined with the engineering practice, the high slope anchor frame beams construction technology of slope discussed.
Keywords: high slope, anchor frame beams, slope protection, construction technology
预应力锚索框架梁，是一种将框架梁护坡与锚固工程有机结合的支挡结构。主要工作原理是利用一定深度的注浆锚索将钢筋混凝土梁体牢牢地锚固在岩土体坡面上，它承受的荷载通过锚索和岩石壁面摩擦力传递到稳定岩体上。预应力锚索框架梁，具有结构形式多样布置灵活不必开挖扰动边坡施工安全快速等优点在边坡或滑坡工程中已得到广泛应用。
一、工程概况
某高速公路工程K24+100～K24+500段左侧深挖路堑边坡地设计，全长400m。本路段边坡地层除坡顶局部为残积土外主要为砂土状强风化混合二长花岗岩，除底部局部岩出露完整外，大多比较破碎。设计采用锚索框架梁＋三维植草坡面防护结构，设计三层坡面（中间设平台），三层边坡率分别为1：0.25、1：0.5、1：0.75，边坡最大高度在25m左右。坡顶、平台、坡脚分别设天沟和截水沟、排水边沟；坡脚设绿化树池，以便对边坡进行竖向垂直绿化。
二、锚索的工作原理及作用机理
1、锚索的工作原理
锚索就是高挖方路段为了减少对原状土的挖方数量，保护生态环境而设计的一种特殊挡防结构。主要解决破裂面至土体临空面之间破裂土体的稳定。其作用原理是:依靠对锚索的张拉预应力，用锚具锁定在桩身上，锚索产生的反作用力通过桩身传递到破裂土体，使破裂土体在外力作用下稳定。锚索预应力一头靠锚固段承受，另一头靠桩身承受，中间穿过破裂土体，从而达到施加固体稳定或限制其变形的目的。
2、预应力锚索在高边坡防护中的作用机理
（1）葫芦串机理。通过锚索进入山体，将破碎风化的孤立岩体及松散土体串集在一起，象葫芦串一样形成整体，达到稳定。
（2）骨架机理。锚索进入山体与端头连接在一起，在整个边坡内外形成了骨架结构。
（3）组合机理：锚索孔内注入砂浆，将周边围岩组合在一起，形成一体。
三、施工要点
1、施工准备
（1）施工前，将预应力锚索试验报告提交给监理工程师审批。
（2）整理场地、搭设工作平台，测量放样确定预应力锚索的位置，并作出标记。
2、造孔
（1）錨孔测放：根据施工设计图要求，将锚孔位置准确测放在坡面上，孔位在坡面上纵横误差不得超过技术规范及设计图纸的要求。
（2）钻孔设备：根据锚固地层的类别、锚孔孔径、锚孔深度、以及施工场地条件等来选择钻孔设备。锚孔钻造采用潜孔钻机或锚索钻机冲击成孔。
（3）钻机就位：根据坡面测放孔位准确安装固定钻机、调整机位，确保锚孔开钻就位纵横误差、高程误差、钻孔倾角和方向符合设计要求。
（4）钻进方式：锚孔钻进采用无水干钻，根据钻机性能和锚固地层严格控制钻孔速度，防止钻孔扭曲和变径，造成下锚困难或其它意外事故。
（5）钻进过程：钻进过程中对每个孔的地层变化，钻进状态（钻压、钻速）、地下水及一些特殊情况作好现场施工记录。如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时，应立即停钻，及时进行固壁灌浆处理（灌浆压力0.1～0.2MPa），待水泥砂浆初凝后，重新扫孔钻进。
（6）孔径孔深：为确保锚孔直径和锚孔深度，要求实际使用钻头直径不得小于设计孔径，实际钻孔深度大于设计深度0.2m。
（7）锚孔清理：钻进达到设计深度之后，不能立即停钻，要求稳钻1～2分钟，防止孔底尖灭，达不到设计孔径。钻孔孔壁不得有沉碴及水体粘滞，必须清理干净。
（8）锚孔检验：锚孔成造结束后，须经现场监理检验合格后，方可进行下道工序。
3、锚索的安装
（1）锚筋体组装
①当采用锚索（钢筋）作为锚筋体时，锚索组装前钢筋应平直，并经除油和除锈处理合格。
②当采用钢绞线或高强钢丝作锚筋体时，锚索编束前，要确保每根钢绞线或高强钢丝顺直，不扭不叉，排列均匀，严格按照设计尺寸下料，每股长度误差不大于±50mm。钢绞线要求采用机械切割，严禁采用电弧切割，并经除油和除锈处理合格，对有死弯、机械损伤及锈坑材料应剔除。
③在锚索体完成隔离支架和紧箍环的组装之后，应在锚索体底端接装导向帽，以便下锚顺利。
④当采用二次补充注浆的锚筋体组装时，应同时装放二次注浆管和止浆密封装置。
⑤压力分散型锚索之锚固段钢质承载板与挤压套之间要求采用对拉栓接固定措施，所有钢质材料外露部分表面要求涂刷防锈漆保护。对于压力分散型锚索，各单元锚索应有明确可靠标记，以便采用差异分步张拉。
（2）锚筋体防腐：锚筋体自由段的防腐与隔离应严格按照设计要求施做。
（3）隔离支架：隔离支架应由钢质、塑料或其他对锚筋体无损害的材料制作。
（4）塑料套管：塑料套管的材质、规格和型号应满足设计要求，具有足够强度，保证其在加工和安装过程中不致损坏。
（5）注浆管：注浆管应满足设计要求，具有足够强度，保证在注浆施工过程中注浆顺利，不堵塞、爆管或破损拉断。
（6）锚筋体长度：锚筋体长度应严格按照设计要求制作，锚固段长度制作允许误差为±50mm，自由段长度除满足设计要求外，应充分考虑张拉设备和施工工艺要求，一般预留超长1.0～1.5m。
（7）锚筋体检验：在锚筋体制作完成后，应进行外观检验和锚筋体各部件检查，使用前需经现场监理工程师认可。
（8）锚筋体的运输与吊装：水平运输时，各支点间距不得大于2m，锚筋体的弯转半径不宜太小，以不改变和损伤钢筋体结构为限。垂直运输时，除主吊点外，其他吊点应使锚筋体快速、安全脱钩。在运输和吊装过程中，应细心操作，不得损伤锚筋体及其防护介质和组成部件。
（9）锚筋体安装：入孔安放锚筋体时，应防止锚筋体挤压、弯曲或扭转，锚筋体入孔倾角和方位应与锚孔的倾角和方位一致，要求平顺推送，严禁抖动、扭转和串动，防止中途散束和卡阻。锚筋体入孔长度应满足设计要求，锚筋体安装完成后，不得随意敲击，不得悬持重物。
4、注浆施工
（1）注浆浆液：注浆浆液应严格按照配合比搅拌均匀，随搅随用，浆液应在初凝前用完，并严防石块、杂物混入浆液。
（2）注浆结束：锚孔灌浆作业一般宜为孔底返浆方式注浆，直至锚孔孔口溢出浆液或排气管停止排气时，方可停止注浆。注浆结束后，应将注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净。
（3）注浆记录与试验：注浆作业过程应做好注浆记录，同时，每批次注浆都应进行浆体强度试验，保证满足设计浆体强度要求。
5、框架梁施工
（1）施工准备。施工现场三通一平工作要完成，进入工作面等施工辅道已经修建完毕；各钢筋、砂石材料已经试验抽检合格；各施工机具已进场并满足施工生产要求；各作业人员已进场并进行技术交底培训；根据工程需要及工程划分，技术人员、管理人员及其他人员均已到位。
（2）测量放样。各开挖后断面的复测工作已经完成，开挖坡体在人工修整其坡比等达到要求，然后测放出框架纵梁、横梁位置及施作起始范围。
（3）基础开挖。尽量修整好边坡，凸出地方要削平，按后按框架竖梁、横梁尺寸及模板厚度精确挖出单根梁肋轮廓。其中最下一级边坡平台有网格坡脚基础，测量放线后经监理验收后可开挖。
（4）钢筋绑扎。
①先施工竖梁，并于接点处预留横梁钢筋，竖梁形成后，再施工横梁。
②在施工安置框架钢筋之前，先清除框架基础底浮碴，保证基础密实，并在底部铺一层1：3水泥砂浆垫层。
③在坡面上打短钢筋锚钉，准备好与混凝土保护层厚度一致的砂浆垫块。
④绑扎钢筋，用砂浆垫块垫起，与坡面保持一定中距离，并和短钢筋锚钉连接牢固。
（5）立模板。
①模板采用木板或桥梁板按设计尺寸进行拼装。模板线型在曲线段时每5m放一控制点挂线施工，保证线形顺畅，符合施工要求。
②立模前首先检查钢筋骨架施工质量，并做好记录，然后立模板。
③模板表面刷脱模剂，模板接装要平整、严实、净空尺寸准确，设合设计要求并美观。
④用脚手架钢杆支撑固定模板，模板底部要与基础紧密接触，以防跑浆、胀模。
⑤检查立模质量，并做好原始质检记录。
（6）混凝土浇筑。
①浇筑前应检查框架的截面尺寸，要严格检查钢筋数量及布置情况。
②框架主筋的保护层一定要满足设计要求，最小不能少于50mm，箍筋净保护层不得小于35mm，主筋的净保护层不小于40mm。
③鋼筋宜制成整体长骨架，其制作、搭接、安装要符合设计及技术规范要求。
④浇筑框架混凝土必须连续作业，边浇筑边振捣。浇筑过程中如有混凝土滑动迹象可采取速凝或早强混凝土或用盖模模压住。各竖梁混凝土应不间断浇筑，若因故中断浇筑，其接缝按通常方式处理。
⑤锚索框架的施工是锚索与混凝土框架两项工程密切配合的过程。锚索和框架的相对位置比二者的绝对位置更重要，务必须精确测量，准确定位。
⑥浇筑框架混凝土时，应分别从下而上在三个部位制取混凝土试件各一组，进行试验。
⑦坡脚基础混凝土浇筑采用C20混凝土，施工时选用30振捣棒振捣密实，顶面用光抹压光。
5、张拉锁定与封锚
（1）锚筋张拉。
①锚具托台座的承压面应平整，并与锚筋的轴线方向垂直。
②锚具安装应与锚垫板和千斤顶密贴对中，千斤顶轴线与锚孔及锚筋体轴线在一条直线上，不得弯压或偏折锚头，确保承载均匀同轴，必要时用钢质垫片调整满足。
③锚固体与台座混凝土强度均达到设计强度的90％以上时，方可进行张拉。
④锚筋正式张拉之前，应取0.1～0.2倍设计张拉力值对锚筋进行1～2次预张拉，确保锚固体各部分接触密贴，锚筋体顺布平直。
⑤永久锚筋张拉控制应力不应超过其极限应力值的0.6倍，临时锚筋张拉控制应力不应超过其极限应力值的0.65倍。
（2）锚筋锁定：锚筋张拉至设定最大张拉荷载值后，应持荷稳定10～15分钟，然后卸荷进行锁定作业。锁定使用锚具和夹片应符合技术标准与质量要求。若发现有明显预应力损失，应及时进行补偿张拉。
（3）锚孔封锚：锚筋锁定后，须用机械切割余露锚筋，严禁电弧烧割，并应留长5～10cm外露锚筋，以防拽滑。最后用水泥净浆注满锚垫板及锚头各部分空隙，并按设计要求封锚处理，防止锈蚀和兼顾美观。
四、结束语
高边坡的防护治理工程较为复杂，采用预应力锚索，施工方便、快捷，对边坡稳定性可以起到一个快速的加固作用，并且可以避免常规的路基支挡方式所需要的庞大材料及人力，大大地缩减施工时间，而且通过力学检算及工程实践，发现优于常规的支挡方式，同时在施工中，对周边的环境影响要小得多，符合目前环保要求。
参考文献：
1、《公路路基施工技术规范》JTG F10-2006
2、《公路工程技术标准》JTG B01-20033、《公路工程施工安全技术规程》JTJ076-95
关键词：高边坡， 锚索框架梁，护坡，施工技术
中图分类号：TU74 文献标识码：A文章编号：
Abstract: combined with the engineering practice, the high slope anchor frame beams construction technology of slope discussed.
Keywords: high slope, anchor frame beams, slope protection, construction technology
预应力锚索框架梁，是一种将框架梁护坡与锚固工程有机结合的支挡结构。主要工作原理是利用一定深度的注浆锚索将钢筋混凝土梁体牢牢地锚固在岩土体坡面上，它承受的荷载通过锚索和岩石壁面摩擦力传递到稳定岩体上。预应力锚索框架梁，具有结构形式多样布置灵活不必开挖扰动边坡施工安全快速等优点在边坡或滑坡工程中已得到广泛应用。
一、工程概况
某高速公路工程K24+100～K24+500段左侧深挖路堑边坡地设计，全长400m。本路段边坡地层除坡顶局部为残积土外主要为砂土状强风化混合二长花岗岩，除底部局部岩出露完整外，大多比较破碎。设计采用锚索框架梁＋三维植草坡面防护结构，设计三层坡面（中间设平台），三层边坡率分别为1：0.25、1：0.5、1：0.75，边坡最大高度在25m左右。坡顶、平台、坡脚分别设天沟和截水沟、排水边沟；坡脚设绿化树池，以便对边坡进行竖向垂直绿化。
二、锚索的工作原理及作用机理
1、锚索的工作原理
锚索就是高挖方路段为了减少对原状土的挖方数量，保护生态环境而设计的一种特殊挡防结构。主要解决破裂面至土体临空面之间破裂土体的稳定。其作用原理是:依靠对锚索的张拉预应力，用锚具锁定在桩身上，锚索产生的反作用力通过桩身传递到破裂土体，使破裂土体在外力作用下稳定。锚索预应力一头靠锚固段承受，另一头靠桩身承受，中间穿过破裂土体，从而达到施加固体稳定或限制其变形的目的。
2、预应力锚索在高边坡防护中的作用机理
（1）葫芦串机理。通过锚索进入山体，将破碎风化的孤立岩体及松散土体串集在一起，象葫芦串一样形成整体，达到稳定。
（2）骨架机理。锚索进入山体与端头连接在一起，在整个边坡内外形成了骨架结构。
（3）组合机理：锚索孔内注入砂浆，将周边围岩组合在一起，形成一体。
三、施工要点
1、施工准备
（1）施工前，将预应力锚索试验报告提交给监理工程师审批。
（2）整理场地、搭设工作平台，测量放样确定预应力锚索的位置，并作出标记。
2、造孔
（1）錨孔测放：根据施工设计图要求，将锚孔位置准确测放在坡面上，孔位在坡面上纵横误差不得超过技术规范及设计图纸的要求。
（2）钻孔设备：根据锚固地层的类别、锚孔孔径、锚孔深度、以及施工场地条件等来选择钻孔设备。锚孔钻造采用潜孔钻机或锚索钻机冲击成孔。
（3）钻机就位：根据坡面测放孔位准确安装固定钻机、调整机位，确保锚孔开钻就位纵横误差、高程误差、钻孔倾角和方向符合设计要求。
（4）钻进方式：锚孔钻进采用无水干钻，根据钻机性能和锚固地层严格控制钻孔速度，防止钻孔扭曲和变径，造成下锚困难或其它意外事故。
（5）钻进过程：钻进过程中对每个孔的地层变化，钻进状态（钻压、钻速）、地下水及一些特殊情况作好现场施工记录。如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时，应立即停钻，及时进行固壁灌浆处理（灌浆压力0.1～0.2MPa），待水泥砂浆初凝后，重新扫孔钻进。
（6）孔径孔深：为确保锚孔直径和锚孔深度，要求实际使用钻头直径不得小于设计孔径，实际钻孔深度大于设计深度0.2m。
（7）锚孔清理：钻进达到设计深度之后，不能立即停钻，要求稳钻1～2分钟，防止孔底尖灭，达不到设计孔径。钻孔孔壁不得有沉碴及水体粘滞，必须清理干净。
（8）锚孔检验：锚孔成造结束后，须经现场监理检验合格后，方可进行下道工序。
3、锚索的安装
（1）锚筋体组装
①当采用锚索（钢筋）作为锚筋体时，锚索组装前钢筋应平直，并经除油和除锈处理合格。
②当采用钢绞线或高强钢丝作锚筋体时，锚索编束前，要确保每根钢绞线或高强钢丝顺直，不扭不叉，排列均匀，严格按照设计尺寸下料，每股长度误差不大于±50mm。钢绞线要求采用机械切割，严禁采用电弧切割，并经除油和除锈处理合格，对有死弯、机械损伤及锈坑材料应剔除。
③在锚索体完成隔离支架和紧箍环的组装之后，应在锚索体底端接装导向帽，以便下锚顺利。
④当采用二次补充注浆的锚筋体组装时，应同时装放二次注浆管和止浆密封装置。
⑤压力分散型锚索之锚固段钢质承载板与挤压套之间要求采用对拉栓接固定措施，所有钢质材料外露部分表面要求涂刷防锈漆保护。对于压力分散型锚索，各单元锚索应有明确可靠标记，以便采用差异分步张拉。
（2）锚筋体防腐：锚筋体自由段的防腐与隔离应严格按照设计要求施做。
（3）隔离支架：隔离支架应由钢质、塑料或其他对锚筋体无损害的材料制作。
（4）塑料套管：塑料套管的材质、规格和型号应满足设计要求，具有足够强度，保证其在加工和安装过程中不致损坏。
（5）注浆管：注浆管应满足设计要求，具有足够强度，保证在注浆施工过程中注浆顺利，不堵塞、爆管或破损拉断。
（6）锚筋体长度：锚筋体长度应严格按照设计要求制作，锚固段长度制作允许误差为±50mm，自由段长度除满足设计要求外，应充分考虑张拉设备和施工工艺要求，一般预留超长1.0～1.5m。
（7）锚筋体检验：在锚筋体制作完成后，应进行外观检验和锚筋体各部件检查，使用前需经现场监理工程师认可。
（8）锚筋体的运输与吊装：水平运输时，各支点间距不得大于2m，锚筋体的弯转半径不宜太小，以不改变和损伤钢筋体结构为限。垂直运输时，除主吊点外，其他吊点应使锚筋体快速、安全脱钩。在运输和吊装过程中，应细心操作，不得损伤锚筋体及其防护介质和组成部件。
（9）锚筋体安装：入孔安放锚筋体时，应防止锚筋体挤压、弯曲或扭转，锚筋体入孔倾角和方位应与锚孔的倾角和方位一致，要求平顺推送，严禁抖动、扭转和串动，防止中途散束和卡阻。锚筋体入孔长度应满足设计要求，锚筋体安装完成后，不得随意敲击，不得悬持重物。
4、注浆施工
（1）注浆浆液：注浆浆液应严格按照配合比搅拌均匀，随搅随用，浆液应在初凝前用完，并严防石块、杂物混入浆液。
（2）注浆结束：锚孔灌浆作业一般宜为孔底返浆方式注浆，直至锚孔孔口溢出浆液或排气管停止排气时，方可停止注浆。注浆结束后，应将注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净。
（3）注浆记录与试验：注浆作业过程应做好注浆记录，同时，每批次注浆都应进行浆体强度试验，保证满足设计浆体强度要求。
5、框架梁施工
（1）施工准备。施工现场三通一平工作要完成，进入工作面等施工辅道已经修建完毕；各钢筋、砂石材料已经试验抽检合格；各施工机具已进场并满足施工生产要求；各作业人员已进场并进行技术交底培训；根据工程需要及工程划分，技术人员、管理人员及其他人员均已到位。
（2）测量放样。各开挖后断面的复测工作已经完成，开挖坡体在人工修整其坡比等达到要求，然后测放出框架纵梁、横梁位置及施作起始范围。
（3）基础开挖。尽量修整好边坡，凸出地方要削平，按后按框架竖梁、横梁尺寸及模板厚度精确挖出单根梁肋轮廓。其中最下一级边坡平台有网格坡脚基础，测量放线后经监理验收后可开挖。
（4）钢筋绑扎。
①先施工竖梁，并于接点处预留横梁钢筋，竖梁形成后，再施工横梁。
②在施工安置框架钢筋之前，先清除框架基础底浮碴，保证基础密实，并在底部铺一层1：3水泥砂浆垫层。
③在坡面上打短钢筋锚钉，准备好与混凝土保护层厚度一致的砂浆垫块。
④绑扎钢筋，用砂浆垫块垫起，与坡面保持一定中距离，并和短钢筋锚钉连接牢固。
（5）立模板。
①模板采用木板或桥梁板按设计尺寸进行拼装。模板线型在曲线段时每5m放一控制点挂线施工，保证线形顺畅，符合施工要求。
②立模前首先检查钢筋骨架施工质量，并做好记录，然后立模板。
③模板表面刷脱模剂，模板接装要平整、严实、净空尺寸准确，设合设计要求并美观。
④用脚手架钢杆支撑固定模板，模板底部要与基础紧密接触，以防跑浆、胀模。
⑤检查立模质量，并做好原始质检记录。
（6）混凝土浇筑。
①浇筑前应检查框架的截面尺寸，要严格检查钢筋数量及布置情况。
②框架主筋的保护层一定要满足设计要求，最小不能少于50mm，箍筋净保护层不得小于35mm，主筋的净保护层不小于40mm。
③鋼筋宜制成整体长骨架，其制作、搭接、安装要符合设计及技术规范要求。
④浇筑框架混凝土必须连续作业，边浇筑边振捣。浇筑过程中如有混凝土滑动迹象可采取速凝或早强混凝土或用盖模模压住。各竖梁混凝土应不间断浇筑，若因故中断浇筑，其接缝按通常方式处理。
⑤锚索框架的施工是锚索与混凝土框架两项工程密切配合的过程。锚索和框架的相对位置比二者的绝对位置更重要，务必须精确测量，准确定位。
⑥浇筑框架混凝土时，应分别从下而上在三个部位制取混凝土试件各一组，进行试验。
⑦坡脚基础混凝土浇筑采用C20混凝土，施工时选用30振捣棒振捣密实，顶面用光抹压光。
5、张拉锁定与封锚
（1）锚筋张拉。
①锚具托台座的承压面应平整，并与锚筋的轴线方向垂直。
②锚具安装应与锚垫板和千斤顶密贴对中，千斤顶轴线与锚孔及锚筋体轴线在一条直线上，不得弯压或偏折锚头，确保承载均匀同轴，必要时用钢质垫片调整满足。
③锚固体与台座混凝土强度均达到设计强度的90％以上时，方可进行张拉。
④锚筋正式张拉之前，应取0.1～0.2倍设计张拉力值对锚筋进行1～2次预张拉，确保锚固体各部分接触密贴，锚筋体顺布平直。
⑤永久锚筋张拉控制应力不应超过其极限应力值的0.6倍，临时锚筋张拉控制应力不应超过其极限应力值的0.65倍。
（2）锚筋锁定：锚筋张拉至设定最大张拉荷载值后，应持荷稳定10～15分钟，然后卸荷进行锁定作业。锁定使用锚具和夹片应符合技术标准与质量要求。若发现有明显预应力损失，应及时进行补偿张拉。
（3）锚孔封锚：锚筋锁定后，须用机械切割余露锚筋，严禁电弧烧割，并应留长5～10cm外露锚筋，以防拽滑。最后用水泥净浆注满锚垫板及锚头各部分空隙，并按设计要求封锚处理，防止锈蚀和兼顾美观。
四、结束语
高边坡的防护治理工程较为复杂，采用预应力锚索，施工方便、快捷，对边坡稳定性可以起到一个快速的加固作用，并且可以避免常规的路基支挡方式所需要的庞大材料及人力，大大地缩减施工时间，而且通过力学检算及工程实践，发现优于常规的支挡方式，同时在施工中，对周边的环境影响要小得多，符合目前环保要求。
参考文献：
1、《公路路基施工技术规范》JTG F10-2006
2、《公路工程技术标准》JTG B01-20033、《公路工程施工安全技术规程》JTJ076-95